Analiza powstawania i pękania segregacji fosforu w węglowej stali konstrukcyjnej

Analiza powstawania i pękania segregacji fosforu w węglowej stali konstrukcyjnej

Obecnie powszechne specyfikacje prętów i walcówek ze stali konstrukcyjnej węglowej dostarczanych przez krajowe huty stali to φ5,5-φ45, a bardziej dojrzały zakres to φ6,5-φ30. Istnieje wiele wypadków jakościowych spowodowanych segregacją fosforu w surowcach w postaci prętów i walcówek o małych rozmiarach. Porozmawiajmy o wpływie segregacji fosforu i analizie powstawania pęknięć dla Twojej informacji.

Dodanie fosforu do żelaza może odpowiednio zamknąć obszar fazy austenitycznej na diagramie fazowym żelazo-węgiel. Dlatego odległość między solidusem a likwidusem musi zostać zwiększona. Gdy stal zawierająca fosfor jest chłodzona z cieczy do ciała stałego, musi przejść przez szeroki zakres temperatur. Szybkość dyfuzji fosforu w stali jest niska. W tym czasie stopione żelazo o wysokim stężeniu fosforu (niska temperatura topnienia) wypełnia luki między pierwszymi zestalonymi dendrytami, tworząc w ten sposób segregację fosforu.

W procesie kucia na zimno lub wyciskania na zimno często widoczne są popękane produkty. Badanie metalograficzne i analiza popękanych produktów pokazują, że ferryt i perlit są rozmieszczone w pasmach, a w matrycy wyraźnie widać pasmo białego żelaza. W ferrycie występują przerywane, pasmowe, jasnoszare inkluzje siarczkowe na tej pasmowej matrycy ferrytu. Ta pasmowa struktura spowodowana segregacją fosforku siarki nazywana jest „linią widma”. Dzieje się tak, ponieważ strefa bogata w fosfor w obszarze o silnej segregacji fosforu wydaje się biała i jasna. Ze względu na wysoką zawartość fosforu w białym i jasnym pasie, zawartość węgla w wzbogaconym fosforem białym i jasnym pasie jest zmniejszona lub zawartość węgla jest bardzo mała. W ten sposób kryształy kolumnowe płyty odlewniczej ciągłej rozwijają się w kierunku środka podczas ciągłego odlewania pasa wzbogaconego fosforem. . Gdy kęs jest zestalony, dendryty austenitu są najpierw wytrącane z roztopionej stali. Zawarte w tych dendrytach fosfor i siarka są redukowane, ale ostatecznie zestalona roztopiona stal jest bogata w fosfor i siarkę, które zestalają się w Między osią dendrytu, ze względu na wysoką zawartość fosforu i siarki, siarka utworzy siarczek, a fosfor rozpuści się w matrycy. Nie jest łatwo dyfundować i ma efekt rozładowania węgla. Węgla nie można stopić, więc wokół stałego roztworu fosforu (boki białego pasma ferrytu) mają wyższą zawartość węgla. Element węglowy po obu stronach pasa ferrytowego, to znaczy po obu stronach obszaru wzbogaconego fosforem, odpowiednio tworzą wąski, przerywany pas perlitu równoległy do ​​białego pasa ferrytu, a sąsiadująca normalna tkanka jest oddzielona. Gdy kęs jest podgrzewany i prasowany, wały rozciągają się wzdłuż kierunku obróbki walcowniczej. Dzieje się tak właśnie dlatego, że pasmo ferrytu zawiera dużo fosforu, to znaczy, że poważna segregacja fosforu prowadzi do powstania poważnej, szerokiej i jasnej struktury pasma ferrytu, z wyraźnym żelazem. W szerokim i jasnym paśmie korpusu elementu znajdują się jasnoszare paski siarczku. To bogate w fosfor pasmo ferrytu z długimi paskami siarczku jest tym, co powszechnie nazywamy organizacją „linii widma” (patrz rysunek 1-2).